數(shù)電課程設(shè)計(jì)八路搶答器講解

1、惠州學(xué)院HUIZHOU UNIVERSITY數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目 _ 八路搶答器 _專業(yè) _年級班別 _ 姓名學(xué)號 1 姓名學(xué)號 2 姓名學(xué)號 3 指導(dǎo)教師2012 年 6 月 25 日數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告前言 智力競賽是一種生動活潑的教育方式， 而搶答就是智力競賽 中非常常見的一種答題方式。 搶答能引起參賽者和觀眾的極大興 趣，并且能在極短的時間內(nèi)， 使人們迅速增加一些科學(xué)知識和生 活常識。 但是，在這類比賽中， 對于誰先誰后搶答， 在何時搶答， 如何計(jì)算答題時間等等問題， 若是僅憑主持人的主觀判斷， 就很 容易出現(xiàn)誤判。所以，我們就需要一種具備自動鎖存，置位，清 零等功能

2、智能搶答器來解決這些問題。 在本次課程設(shè)計(jì)中， 將主 要設(shè)計(jì)一個供八人使用的定時搶答器， 利用本次設(shè)計(jì)出的電路制 造成的定時搶答器， 即可輕松實(shí)現(xiàn)在八個人之間進(jìn)行的搶答比賽 中進(jìn)行控制，使得這一活動更加趣味、公平。數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告目錄一 設(shè)計(jì)目的 4二 設(shè)計(jì)課題及其技術(shù)要求2.1 基本功能 . 42.2 拓展功能 . . .4 三 設(shè)計(jì)總體思路3.1 搶答器的組成框圖 . 53.2 具體電路 . . 7 （ 1）搶答電路 7（2）定時電路 . .8（3）報(bào)警電路 . . .9（4）時序控制電路 . .10 （ 5）整機(jī)電路 . . 11 四 元件選擇 . 12 五 心得體會 . .

3、13 附錄：參考文獻(xiàn) .14數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告一、設(shè)計(jì)目的1、鞏固和加深對電子電路基本知識的理解，提高綜合運(yùn)用本課程所 學(xué)知識的能力。2、培養(yǎng)根據(jù)設(shè)計(jì)需要選學(xué)參考書籍，查閱相關(guān)手冊、圖表和文獻(xiàn)資 料的自學(xué)能力。3、通過電路方案的分析、論證和比較，設(shè)計(jì)計(jì)算和選取元器件、電 路組裝、調(diào)試和檢測等環(huán)節(jié)， 初步掌握簡單實(shí)用電路的分析方法和工 程設(shè)計(jì)方法。4、學(xué)會簡單電路的實(shí)驗(yàn)調(diào)試和性能指標(biāo)的測試方法，提高學(xué)生動手 能力和進(jìn)行數(shù)字電子電路實(shí)驗(yàn)的基本技能。二、其技術(shù)要求2.1 基本功能如下： 設(shè)計(jì)一個智力競賽搶答器，可同時供 8 名選手或 8 個代表隊(duì) 去參加比賽，他們的編號分別是 0、1、2、

4、3、4、 5、6、7，各用一 個搶答按鈕， 按鈕的編號與選手的編號相對應(yīng)， 分別是 S0、S1、S2、 S3、S4、S5、S6、S7。 給節(jié)目主持人設(shè)置一個控制開關(guān)，用來控制系統(tǒng)的清零（編 號顯示數(shù)碼管燈滅）和搶答的開始。 搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開始后，若有選手 按動搶答按鈕，編號立即鎖存，并在 LED 數(shù)碼管上顯示出選手的編 號，同時揚(yáng)聲器給出音響提示。此外，要封鎖輸入電路，禁止其他選 手搶答。優(yōu)先搶答選手的編號一致保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。4數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告2.2 拓展功能如下：1) 搶答器具有定時搶答的功能，且一次搶答的時間可以由主持人設(shè) 定(如 30s )。

5、當(dāng)節(jié)目主持人啟動“開始”開關(guān)后，要求定時器 立即減計(jì)時，并用顯示器顯示，同時揚(yáng)聲器發(fā)出短暫的聲響，聲 響持續(xù)時間 0.5s 左右。2) 參賽選手在設(shè)定的時間內(nèi)搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯 示器上顯示選手的編號和搶答時刻的時間，并保持到主持人將系 統(tǒng)清零為止。3) 如果定時搶答的時間已到，卻沒有選手搶答時，本次搶答無效， 系統(tǒng)短暫報(bào)警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時后搶答，時間顯 示器上顯示 00。三、設(shè)計(jì)總體思路3.1 搶答器的組成框圖定時搶答器的總體框圖如圖 (1) 所示，它由主體電路和擴(kuò)展電路兩 部分組成。主體電路完成基本的搶答功能，即開始搶答后，當(dāng)選手按 動搶答鍵時， 能顯示選后的編

6、號， 同時能封鎖輸入電路， 禁止其他 選 手搶答。擴(kuò)展電路完成定時搶答的功能、圖(1)所示的定時搶答器的工作過程是，接通電源時，節(jié)目主持人 將開關(guān)置于“清除”位置，搶答器處于禁止工作狀態(tài)，編號顯示器滅 燈，定時顯示器顯示設(shè)定的時間；當(dāng)節(jié)目主持人宣布搶答題目后，說 一聲“搶答開始”，同時將控制開關(guān)撥到“開始”位置，揚(yáng)聲器給出 聲響提示，搶答器處于工作狀態(tài)，定時器倒計(jì)時；當(dāng)定時時間到，卻數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告沒有選手搶答時， 系統(tǒng)報(bào)警，并封鎖輸入電路， 禁止選手超時后搶答。 當(dāng)選手在定時時間內(nèi)按動搶答鍵時，搶答器要完成以下四項(xiàng)工作：1優(yōu)先編碼電路立即分辨出搶答者的編號，并由鎖存器進(jìn)行鎖 存，

7、然后由譯碼顯示電路顯示編號。2揚(yáng)聲器發(fā)出短暫聲響，提醒節(jié)目主持人注意。 3控制電路要對輸入編碼電路進(jìn)行封鎖，避免其他選手再次進(jìn) 行搶答。4控制電路要使定時器停止工作，時間顯示器上顯示剩余的搶 答時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。當(dāng)選手將問題回答完畢， 主持人操作控制開關(guān)， 使系統(tǒng)回復(fù)到禁止 工作狀態(tài)，以便進(jìn)行下一輪搶答。圖 (1) 定時搶答器總體框圖數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告3.2 具體電路 搶答電路搶答電路的功能有兩個：一是能分辨出選手按鍵的先后，并鎖 存優(yōu)先搶答者的編號， 供譯碼顯示電路用； 二是要使其他選手的按鍵 操作無效。 選用優(yōu)先編碼器 74LS148 和 RS 鎖存器 74LS

8、279 可以完 成上述功能，其電路組成如圖 （2） 所示。其工作原理是，當(dāng)主持人控 制開關(guān)處于“清除”位置時， RS 觸發(fā)器的 R 端為低電平，輸出端 （4Q1Q ）全部為低電平，于是 74LS48 的BI =0，顯示燈滅。74LS148 的選通輸入端 ST =0,74LS148 處于工作狀態(tài)，此時鎖存電路不公作。 當(dāng)主持人開關(guān)撥到“開始” 位置時，優(yōu)先編碼電路和鎖存電路同時處 于工作狀態(tài)，即搶答器處于等待工作狀態(tài)，等待輸入端 I7 I0 的輸 入信號，當(dāng)有選手將鍵按下時（如按下S3）， 74LS148 的輸出Y2Y1Y0=010，YEX=0，經(jīng) RS 鎖存器侯， CTR=1 ， BI =1,

9、74LS279 處 于工作狀態(tài)， 4Q3Q2Q=101 ，經(jīng) 74LS48 譯碼后，顯示器顯示出“ 5”。 此外， CTR=1 ，使 74LS148 的ST 端為高電平， 74LS148 處于禁止 工作狀態(tài)，封鎖了其他按鍵的輸入。當(dāng)按下的鍵松開后， 74LS148 的YEX為高電平，但由于 CTR 維持高電平不變，所以 74LS148 仍處 于禁止工作狀態(tài)， 其他按鍵的輸入信號不會被接受。 這就保證了搶答 者的優(yōu)先性以及搶答電路的準(zhǔn)確性。 當(dāng)優(yōu)先搶答者回答完問題后， 由 主持人操作控制開關(guān) S，使搶答電路復(fù)位，以便進(jìn)行下一輪搶答。數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告圖(2)搶答電路 定時電路節(jié)目主持人

10、根據(jù)搶答器的難易程度， 設(shè)定一次搶答的時間， 通過預(yù)置 時間電路對計(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置，選用十進(jìn)制同步加 /減計(jì)數(shù)器 74LS192 進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)數(shù)器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供。具體電路如圖 (3) 所示，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告圖 (3) 可預(yù)置時間的定時電路 報(bào)警電路由 555 定時器和三極管構(gòu)成的報(bào)警電路如圖 (4) 所示。其中 555 構(gòu) 成多諧振蕩器震蕩頻率01(R1 2R2)Cln 21.43(R1 2R2)C其輸出信號經(jīng)三極管推動揚(yáng)聲器PR 為控制信號，當(dāng) PR 為高電平時，多諧振蕩器工作。反之，電路停振數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告圖(4)報(bào)警電路 時序控制電路時序控制電路時搶答器

11、設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，它要完成以下三項(xiàng)功能： 主持人將控制開關(guān)撥到“開始”位置時，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路 和定時電路進(jìn)入正常搶答工作狀態(tài)。當(dāng)參賽選手按動搶答鍵時，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路停 止工作。當(dāng)設(shè)定的搶答時間到，無人搶答時，揚(yáng)聲器發(fā)聲，同時搶答電路 和定時電路停止工作。根據(jù)上面的功能要求以及圖 (2)和圖 (3)，設(shè)計(jì)的時序控制電路如圖 (5)所示。圖中，門 G1 的作用是控制時鐘信號 CP 的放行與禁止，門 G2 的作用是控制 74LS148 的輸入使能端 ST 。圖(5)A 的工作原理是， 主持人控制開關(guān)從“清除”位置撥到“開始”位置時，來自于圖 (2)10數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告中的

12、 74LS279 的輸出 CTR=0 ，經(jīng) G2 反相， A=1 ，則從 555 輸出端 來的時鐘信號 CP 能夠加到 74LS192 的CPD 時鐘輸入端，定時電路進(jìn) 行遞減計(jì)時。同時，在定時時間未到時，來自于圖 (3)中 74LS192 的 借位輸出端 BO 2 =1，門 G2 的輸出 ST =0，使 74LS148 處于正常工作 狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)第一個功能的要求。 當(dāng)選手在定時時間內(nèi)按動搶答鍵 時，CTR=1 ，經(jīng) G3 反相， A=0，封鎖 CP 信號，定時器處于保持工 作狀態(tài)；同時，門 G2 的輸出 ST =1,74LS148 處于禁止工作狀態(tài)，禁 止選手進(jìn)行搶答。同時，門 G1 處于

13、關(guān)門狀態(tài)，封鎖 CP 信號，使定 時電路保持 00 狀態(tài)不變，從而實(shí)現(xiàn)第三個功能的要求。 74LS121 用 于控制報(bào)警電路及發(fā)聲的時間。A 搶答與定時電路的時序控制電路B 報(bào)警電路的時序控制電路圖 (5) 時序控制電路 整機(jī)電路定時搶答器的主體邏輯電路如圖 (6) 所示11數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告圖(6) 定時搶答器的主體邏輯電路四、元件選擇序號元件名稱型號數(shù)量1六門反相器SN74HC04N12雙 4 輸入與門HD74LS21P134 線七段譯碼器HD74LS48P348 線 3 線優(yōu)先編碼器SN74HC148N15十進(jìn)制計(jì)數(shù)器CD74HC192E26RS 觸發(fā)器SN74LS279AN1

14、7555定時器NE555P28單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DM74121N19陶瓷電容0.1F210電解電容10F111電解電容100F112電阻1K113電阻15K214電阻68K215電阻510 412數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告五、心得體會數(shù)電的課程結(jié)束后，接下來的是課程設(shè)計(jì)，剛開始時，對項(xiàng)目的 選取舉棋不定。 因?yàn)閯倓偨佑|數(shù)電時， 學(xué)的是邏輯、學(xué)的是芯片， 74、 74、74聽到最多的，但很陌生，所以很糾結(jié)項(xiàng)目的選定，經(jīng)小組 討論決定，選最接近娛樂生活用的八路搶答器。選定項(xiàng)目后，就開始 去摸索所學(xué)的 74 系列各芯片的相關(guān)設(shè)置與功能。在前幾次課程實(shí)驗(yàn) 后，對相關(guān)芯片有所了解，所以就可以很快得開展電路設(shè)計(jì)、仿真、 調(diào)試整整用了兩天。 由于對電路有所把握， 所以在實(shí)驗(yàn)室搭建電 路驗(yàn)收很順利。這次實(shí)踐的機(jī)會讓我們認(rèn)識到實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一 標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際中遇到突發(fā)的情況也能隨機(jī)應(yīng)變，即時想出對策，而且 能運(yùn)用周圍的現(xiàn)有的材料改變本來的電路， 但不改變原理。 雖然整個 過程艱苦， 但這次的動手機(jī)會讓我獲益良多， 從實(shí)踐能力和意志品質(zhì) 方面都有了進(jìn)一步的提高。確實(shí)，學(xué)電子類的靠技術(shù)吃飯，要多動腦，多動手實(shí)踐才能真正 去把握，僅僅學(xué)理論是行不通的，接下來，我們會在學(xué)好各專業(yè)知識